CN1051296C - 分离亲油化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新的用于提纯脂肪酸及其衍生物的脲分离法。此方法的特征是，使用脂肪酸(或衍生物)在其中仅能微溶的溶剂或溶剂混合物在异相条件下发生脲配位反应，从而形成两相。此方法可使脲连续再生，使产品分离过程简化。
Description
本发明的背景
本发明涉及将亲油化合物与其它亲油化合物分离的方法。
脲(尿素)和亲油化合物，如脂肪酸(或其衍生物，如其低级烷基酯)在某些条件下可形成固体脲包合配合物(参见综述：D.Swern，“Urea Complexes in Fatty Acids”，part III，ed.K.S.Markley，Interscience Publishers 1964)。这些配合物的稳定性高度依赖于脂肪酸中的不饱和程度，饱和脂肪酸形成最稳定的配合物，多不饱和脂肪酸形成的配合物最不稳定。此外，稳定性随链长增加而增加，而脂肪酸链上有取代基时则稳定性要降低。
脲结晶方法已经用来制备，例如在贵重的ω-3多不饱和脂肪酸中富含的鱼油乙酯的浓缩体。
结晶过程一般是将脂肪酸(或其衍生物)混合物溶于含适量脲的热醇溶液中。将溶液冷却，从而生成固体的脲配合物。然后通过过滤除去这些固体。将溶剂从母液蒸发后，得到富含如不饱和脂肪酸的部分。当此法用于脲结晶时，需要过滤大量脲配合物，还需要蒸发大量溶剂，以分离未配位的脂肪酸。此外，还未提出再生脲的简单方法。
日本专利申请JO 2180996一A讨论了一种脲再生的多步方法。如上所述，在脂肪酸(或其衍生物)全部溶于甲醇中的某些条件下发生结晶，而利用溶剂提取以分离未配位的脂肪酸衍生物(以及在加热时由配合物释放出的脂肪酸衍生物)。随后需要将溶剂蒸发。利用提取溶剂从而限制了潜在的应用，因为要分馏的成分可能是难以提取的。
本发明的说明
本发明的目的是去除现有技术中上述的缺点，提供一有效的经济的从其它亲油化合物中分离亲油化合物的方法，用脲结晶法提纯亲油化合物，如脂肪酸和脂肪酸衍生物。这种方法可连续再生脲和产品分离简单，并不需溶剂提取。
通过如开始叙述的方法达到本发明的目的，其进一步特征是：
a)提供亲油化合物混合物；
b)提供溶于惰性溶液或溶剂混合物中的脲，在此溶剂中所说亲油化合物至多只是微溶的；
c)使亲油化合物的混合物同脲接触，从而所说的脲络合形成脲同亲油化合物形式的配合物；
d)将整个混合物分离成两相混合物，亲油化合物形成第一相，溶剂或溶剂混合物形成第二相。形成的配合物作为固体存在于第二相。未与脲形成配合物的亲油化合物存在于第一相；
e)分离第一相与第二相，并必要时提纯；
f)加热第二相以分解配合物并释出亲油化合物，从而形成两相混合物。其中，释出的亲油化合物存在于上面的相，然后将其除去和必要时提纯。脲和溶剂或溶剂混合物存在于下面的相，并必要时
g)在溶剂或溶剂混合物中向脲添加要分离的新的亲油化合物混合物，并重复上述a)-g)步骤一次或多次。
本发明的一些具体实施方案请见随后的权利要求书。
根据本发明，已经发现，脲的结晶过程可在异相条件下使用溶剂或溶剂混合物来进行，在溶剂或溶剂混合物中，亲油化合物，如脂肪酸或其衍生物至多只能微溶。这已经发展成为优点，使得脲可连续再生以及产品分离过程简单化。
在本发明的方法中，先将脲溶于溶剂或溶剂混合物中。优选的溶剂或溶剂混合物是热的。加入亲油化合物混合物后，产生两相混合物，亲油化合物在上面的相中，溶解的脲在下面的相中。一边冷却，一边充分搅拌此两相混合物。当生成脲配合物后，配合物作为固体存在于新生成的两相混合物的下面相的底部。未配位的亲油化合物存在于上面的相中，与此混合物分离，必要时提纯。随后，含配合物和溶剂或溶剂混合物的剩余的混合物加热以溶解脲配合物，这样，释放出来的亲油化合物浓集于新生成的两相混合物的上面相中，进行分离和必要时提纯。此后，如果希望或需要，加入新的原料，即亲油化合物的混合物，并重复上述过程。这可重复多次，提供几乎连续的方法。少量脲溶液可以完成分离亲油化合物，并很容易从其中除去，例如用水溶液洗。用这种方法损耗的脲溶液量可以补充。
如上所述，本发明方法所用的溶剂或溶剂混合物的特征是亲油化合物仅微溶于其中，这里所用的“微溶”是指，亲油化合物在溶剂或溶剂混合物中的溶解度一般低于10％(体积％/体积％)，优选低于5％(体积％/体积％)。这样，配合物的生成是在异相条件下在两相混合物进行的。就用脲结晶法分离亲油化合物来说，过去在先有技术中还从未在异相条件下进行。
当然，溶剂或溶剂混合物的选择取决于要分离的亲油化合物的确切性能。在大多数情况下，可用有机溶剂和水的混合物。有机溶剂可以是低级醇，如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。也可以用多元醇，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇等。可以使用的其它溶剂包括，例如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和乙腈。所有上述的有机溶剂可单独用于本发明方法。但甲醇除外，甲醇只能以水溶液形式使用。在优选的具体实施方案中，将70-95％，优选为75-90％的甲醇水溶液，或60-80％，优选为65-80％的乙醇水溶液用作溶剂。例如，当分离鱼油乙酯时，适宜溶剂混合物的组成可以是含65-80％乙醇的水溶液。两种或多种上述溶剂的混合物也可以使用。
溶剂或溶剂混合物的量可根据分离的类型而变化，按体积计，一般为原料中亲油化合物量的3-10倍。
脲的用量也随分离的类型而变化，一般来说，为原料中要配位的亲油化合物重量的3-5倍。
结晶过程适宜进行的初始温度范围为由沸点到室温，最终温度范围为+40℃--20℃。具体实施时，当要分离的化合物生成的脲配合物的稳定性较低时，甚至可使用更低的温度。
可以加入各种添加剂，如无机盐(例如氯化钠、硫酸钠)以改善诸如相分离。为相同目的也可加入诸如无机酸等添加剂，例如HCl和H2SO4。加入各种亲油溶剂也是重要的。
为避免氧化，本发明方法可在惰性气体(如氮)存在下，和/或加入抗氧化剂的情况下进行。诸如乙二胺四乙酸(EDTA)和其衍生物等的配位剂也可用来配位金属离子，否则，它们会参与氧化反应。
本发明的方法可以几步进行，特别是在需要改进分馏时。
在本发明方法的一个具体实施方案中，脲溶液连同溶剂或溶剂混合物一起再循环回到分离过程。
在亲油化合物能同脲生成配合物以及各种化合物的配合物具有不同的溶解度的情况下都可利用本发明的方法进行分离。所有这些分离都属于本发明范围内。这里所用的“亲油化合物”主要指脂肪酸及其衍生物，但也包括脂肪醇和链烷烃。r-亚麻酸和/或其衍生物也可从其存在的油类中提纯。二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)和/或其衍生物可利用它们同脲的配合物的溶解度差异的优点而相互分离。支链的脂肪酸和/或其衍生物可以从其存在的产物中提纯。1-单甘油酯、2-甘油酯、1，2-二甘油酯和1，3-二甘油酯可以生成溶解度不同的脲配合物。此外，饱和烷烃也可与不饱和烷烃，直链烷烃与支链烷烃也可分离。
本发明的方法在许多情况下得到的产品纯度足够高，可以直接应用。在另外一些情况下，需要进一步提纯时，本发明方法可提供初步富集的产品，这会提高第二步的能力和分离性能。本发明方法的一个优选的具体实施方案涉及制备高含量EPA和DHA的鱼油酯浓缩物，产物可用如色谱方法进一步提纯以提高浓度，也可分别得到如纯的EPA和DHA。
由本发明方法获得的EPA和DHA浓缩物，由于这些脂肪酸的有益效果而在医学上有重要应用。(参见如L.E.Kinsella“人类健康和疾病中的海食品和鱼油”，Marcel Decller，1987)。
可以理解的是，已经叙述了本发明及其优选的具体实施方案，上述的说明及后面的实施例是试图解释而不是限制本发明的范围。在本发明范围内的其它方面，优点和改进，对那些熟悉与本发明有关的技术的人会是一目了然的。
实施例1
将300毫升的乙醇/水(75∶25，体积/体积)，175克的脲、1克硫酸钠和0.4克EDTA(Na盐)加热到约70℃以溶解脲。然后加入50克含18％EPA和12％DHA的鱼油乙酯。充分搅拌混合物，并使之慢慢冷至室温，使固体沉淀物沉于底部，由顶部收集约15克油，由其中能分离得到含约70％EPA+DHA的乙酯。将剩余物加热到约70℃以溶解脲配合物。
收集约35克的油，由其中分离出含15％EPA+DHA的乙酯。
在剩余的脲溶液中再加入50克的酯，重复上述方法得到如上述的相同性能的产物。
在相同的实验中，用5克NaCl代替硫酸钠，加入1克的BHA(丁基化的羟基苯甲醚)以使氧化反应减至最低。
另一个实验在氮气下进行，也是为了使氧化反应减至最低。
实施例2
将1500毫升乙醇/水(75∶25，体积/体积)，875克脲，5克硫酸钠和2.5克的EDTA(Na-盐)加热到约70℃，以溶解脲，然后加入380克的含约15％EPA+DHA的鱼油乙酯。充分搅拌混合物并使之冷至15℃，分离66克的未配位的酯(含约50％EPA+DHA)并使之冷却。将剩余物加热到约70℃，以溶解脲配合物，除去分离了的油。
将250克的鱼油乙酯浓缩物(含约50％EPA+DHA)加到脲混合物中，用上述相同的结晶方法，分离出88克产物(含约79％EPA+DHA)。
实施例3
将440毫升的甲醇/水(80∶20，体积/体积)，260克的脲和0.5克的硫酸钠加热以溶解脲，加入150克的含67％的亚油酸的脂肪酸混合物。将混合物充分搅拌，并冷至约10℃。将固体沉淀沉于底部，由顶部收集的部分可分离得到约70克的含94％亚油酸的产物。
实施例4
通过加热将40克脲和0.05克的硫酸钠溶于75毫升的甲醇/水(82∶18，体积/体积)中。加入50克的油酸(纯度约为85％)，将此混合物充分搅拌，并冷至5-10℃。缓慢搅拌混合物，使脲配合物沉于底部，从顶部收集的部分中能分离出纯度约93％的油酸。剩余物主要是亚油酸。
通过形成上述产品的脲配合物，除去未配位的酸(主要为亚油酸)，从而得到高纯度油酸。加热配合物而释出配位的酸，得到很高纯度的油酸。
实施例5
将在850毫升的75％乙醇中的500克脲、0.5克硫酸钠和0.3克的EDTA(钠盐)加热使脲溶解。加入180克奶油乙酯(约含1％的支化脂肪酸)。将混合物充分搅拌，并冷至室温。使固体沉淀沉积下来，从顶部收集20克富含支化脂肪酸酯的部分。这20克用40克脲、0.1克硫酸钠和0.1克EDTA(Na-盐)在70毫升的75％乙醇中进行相同的处理，得到8克的部分，其中含约10％的支链脂肪酸酯。
Claims (9)
1.将亲油化合物与其它亲油化合物分离的方法，其特征在于：
a)提供一亲油化合物混合物；
b)提供溶于惰性溶剂或溶剂混合物中的脲，在这些溶剂或溶剂混合物中，亲油化合物至多是微溶的，并且其溶解度低于10体积％；
c)使亲油化合物的混合物同脲接触，从而所述脲配合形成同脲的亲油化合物形成的配合物；
d)将整个混合物分成两相混合物，亲油化合物形成第一相，溶剂或溶剂混合物形成第二相，生成的配合物作为固体存在于第二相，未同脲配位的亲油化合物存在于第一相，
e)将第一相与第二相分离，必要时加以提纯；
f)将第二相加热，使配合物分解，并释放出亲油化合物，从而生成两相混合物，释放出来的亲油化合物存在于上面的相中，然后分离除去和必要时加以提纯，脲和溶剂或溶剂混合物存在于下面的相中，脂肪酸或其衍生物被分离；
g)必要时在溶剂或溶剂混合物中将要分离的新的亲油化合物混合物加到脲中，并重复以上步骤a)-g)一次或多次。
2.权利要求1的方法，其中，亲油化合物在溶剂或溶剂混合物中的溶解度低于5体积％。
3.权利要求1的方法，其中，一种或多种低级醇、多元醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和乙腈，必要时同水一起，用作溶剂或溶剂混合物，基于原料亲油化合物的体积计，其比例为3-10倍体积，前提是甲醇只能同水混合使用。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中，70-95体积％的甲醇溶于水的溶液，或60-80体积％的乙醇溶于水的溶液用于分离之中。
5.权利要求1的方法，其中，70-90体积％的甲醇溶于水的溶液、或65-80体积％的乙醇溶于水的溶液用于分离之中。
6.权利要求5的方法，其中，分离低级烷基脂肪酸酯，ω-3多不饱和脂肪酸低级烷基酯，油酸或亚油酸以及支化脂肪酸。
7.权利要求6的方法，其中，从鱼油乙酯混合物中分离二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。
8.权利要求1的方法，其中，在权利要求1中d)的整个混合物通过离心分成两相混合物。
9.权利要求1-3任一项的方法，其中，乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和甘油用作多元醇，甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇用作低级醇，前提是甲醇仅可同水混用。
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